本文首先了介绍几种常见的数据清洗工作,然后详细说明了如何搭建数据清洗工具的环境,并通过实例操作深入浅出的阐述如何使用清洗工具清洗数据,最后给出笔者的学习和使用建议,希望读者对数据清洗工具能有更加全面和深入的认识。
Excel
VBA(VisualBasic宏语言)
VisualBasicforApplications(VBA)是VisualBasic的一种宏语言,是微软开发出来在其桌面应用程序中执行通用的自动化(OLE)任务的编程语言。主要能用来扩展Windows的应用程序功能,特别是MicrosoftOffice软件。也可说是一种应用程式视觉化的Basic脚本。VBA可以使现有的应用程序实现自动化的手段,并可以通过自定义的方法创建你需要的解决问题的方案。
Python
Python是一种计算机程序设计语言。是一种面向对象的动态类型语言,最初被设计用于编写自动化脚本(shell),随着版本的不断更新和语言新功能的添加,越来越多被用于独立的、大型项目的开发。Python语言的简洁性、易读性以及可扩展性,Python行业现状,Python在2018年世界脚本语言排行榜中,Python排名第一,也是多领域首选语言,掌握了Python就是掌握了未来。
JupyterNotebook
jupyterNotebook(此前被称为IPythonnotebook)是一个交互式笔记本,支持运行40多种编程语言。JupyterNotebook是一款开放源代码的Web应用程序,支持实时代码,数学方程,可视化和markdown,便于创建和共享文学化程序文档,可以在其中记录代码,运行代码,查看结果,可视化数据并在查看输出结果。这些特性使其成为一款执行端到端数据科学工作流程的便捷工具,可以用于数据清理,统计建模,构建和训练机器学习模型,可视化数据以及许多其他用途。
PyCharm
PyCharm是一种PythonIDE集成开发环境,带有一整套可以帮助用户在使用Python语言开发时提高其效率的工具,比如调试、语法高亮、Project管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、版本控制。此外,该IDE提供了一些高级功能,以用于支持Django框架下的专业Web开发。
JDK
JDK是Java语言的软件开发工具包,主要用于移动设备、嵌入式设备上的java应用程序。JDK是整个java开发的核心,它包含了JAVA的运行环境(JVM+Java系统类库)和JAVA工具。
Excel一般都自带,不用独立安装。新建Excel文件,在工具条上点击开发工具,点击VisualBasic可以进入代码编写环境,如下图所示。
为运行并编译java,需配置java环境,下载安装JDK、配置环境变量、验证安装。如果不是专业人士,可以教专业人士协助安装,直接使用已下载安装文件及协助配置。系统安装验证:windows系统,运行——cmd,进入dos窗口,输入java,安装成功的话,如下图所示。
2.4JupyterNotebook如果已经安装好了Python,那么可以使用pip命令安装,Pipinstalljupyter。不需要激活,直接可以使用。系统安装验证:windows系统,运行——cmd,进入dos窗口,输入JupyterNotebook。
前面说过,PyCharm是一款功能强大的Python编辑器,具有跨平台性,需要独立下载安装文件,安装完成后还需激活许可,具体步骤可参考网上教程。
另外说一下,激活许可后,不要忘记关键一步,修改本机系统修改hosts文件,Windwos系统hosts文件路径为:C:\Windows\System32\drivers\etc
笔者分别用VBA、python写一句“helloworld”例子,其中Python写的例子分别使用JupyterNotebook、pyCharm编译代码,体会一下不同编译器对代码执行结果,根据自己能力选取适合的清洗工具。
代码及编译工具
代码内容
说明
VBA(Excel)
DimstrAsString
str='helloworld'
Debug.Print(str)
需定义变量
输出界面,单一
print(str)
不需要定义变量
交互式编程
输出界面,简单明了
为非专业人进入编程世界提供机会
pyCharm
编程环境界面专业
适合专业人士
3.1.1VBA环境
在Python环境下,建立工程文件,再建立代码文件,然后编写代码并编译。
在日常数据清洗业务中,大家经常会遇到处理各种字符串的问题,比如对字符串进行拆分、合并、截取、替换等,笔者还是用如下方式各写几个样例。
代码概述
继续使用“helloworld”为例子,通过空格拆分,左边取hello右边去word,并打印输出;
使用使用instr、mid函数拆分
灵活掌握字符串函数
使用split()函数拆分
体会交互式编程乐趣
体会专用化的编译环境
3.2.1VBA环境
代码如下:
DimstrAsString'定义字符串
Dimstr_helloAsString'定义字符串截取hello
Dimstr_worldAsString'定义字符串截取world
Dimint_lenAsInteger'获取helloworld长度
DimiAsInteger'记录空格位置
'len(字符串)返回[字符串]的长度
int_len=Len(str)
'instr(从第几个开始,字符串1,字符串2)从规定的位置开始查找,返回字符串2在字符串1中的位置
i=InStr(1,str,'')
'mid(字符串,从第几个开始,长度)在[字符串]中[从第几个开始]取出[长度个字符串]
str_hello=Mid(str,1,i)
str_world=Mid(str,i,int_len)
Debug.Print'输出完整字符串-';str
Debug.Print'输出字符串长度-';int_len
Debug.Print'输出空格位置-';i
Debug.Print'按空格截取左边部分并输出';str_hello
Debug.Print'按空格截取,右边部分并输出';str_world
截图如下:
3.2.2JupyterNotebook环境
本文使用python字符串的split()函数进行实现字符串拆分例子,split()就是将一个字符串分裂成多个字符串组成的列表,split()当不带参数时以空格进行分割,当代参数时,以该参数进行分割。充分发挥JupyterNotebook的交互式编程环境的优势,通过不同单元格来实现本例子。
3.2.3PyCharm环境
#定义字符串及为字符串赋值
#直接使用split函数对字符串按空格拆分
print(len(str))
print(str.split()[0])
print(str.split()[1])
本例主要展示VBA、Python对xls文件基本操作,对象是ExcelVBA编程的核心,了解xls文件对象结构,Execl基本的体系结构为application-workbook-worksheet-range,其中application为应用对象,workbook是工作簿对象,worksheet表格对象,range或者Cell单元格对象,每一个类对象都包含了许多属性和方法。
本例子xls文件数据如下:实现操作为读取A列数据,并对A列数据进行拆分,拆分完毕后赋值给B列和C列,并完成保存。
Excel对象模型中的Workbook对象专门用于处理工作薄,新建与打开工作薄的操作需要Workbooks集合进行处理。
Workbooks集合的常用属性和方法如下:
属性
Count
返回当前打开的所有工作薄的总数
Item
通过名称或索引号来引用当前打开的工作薄
方法
Add
新建一个工作薄,成为活动工作薄
Close
关闭当前打开的所有工作薄
Open
打开一个工作薄
Workbook对象的常用属性和方法如下:
Activesheet
返回工作薄中的活动工作表
FullName
返回工作薄的完整路径和名称
Name
返回工作薄的文件名称
Path
返回工作薄的路径
Sheets
返回工作薄中的所有工作表和图表工作表
Workssheets
返回工作薄中所有工作表
关闭工作薄
Save
保存工作薄
SaveAs
另存为工作薄
Excel对象模型中的Worksheet对象专门用于处理工作表,新建与打开工作表的操作需要Worksheets集合进行处理。
Worksheets集合的常用属性和方法如下:
返回当前打开的所有工作表的总数
通过名称或索引号来引用当前打开的工作表
新建一个工作表,成为活动工作表
Worksheet对象的常用属性和方法如下:
Cells
返回工作表中的所有单元格
Columns
返回工作表的所有列
返回或设置工作表的名称
Range
返回工作表的单元格或单元格区域
Rows
返回工作表的所有行
Activate
激活工作表
Copy
复制工作表
Delete
删除工作表
Move
移动工作表
讲工作表保存为一个独立的工作薄
Select
选择工作表
Range对象代表单元格区域,几乎所有与单元格区域操作都与Range对象有关。
Range对象的常用属性和方法如下:
返回单元格区域中的所有单元格
返回单元格区域中的所有列,如果有多个区域,返回第一个区域所有列
返回单元格区域中的所有列的总数
Row
返回单元格区域第一行的行号
返回单元格区域所有行
Value
返回或设置单元格的值
激活选中的单元格
ClearContents
清除单元格区域中的内容
Find
在单元格区域查询特定信息
选择单元格或单元格区域
可以使用Cells引用单元,Cells与Range区别为,Range属性以字符串的形式进行引用,Cells以数字的形式引用,笔者个人习惯使用Cells,Cells属性的父对象可以是Application、Worksheet或Range。
本例在模块中,申明一个子函数便于拆分字符串和返回值
FunctionGetSplit(dt,idx)'申明一个拆分字符串的子函数,按空格拆分
DimarAsString
aa=Split(dt,'')
GetSplit=aa(idx)
EndFunction
PrivateSubCommandButton1_Click()
DimwksAsWorksheet'申名工作表变量
DimRowCountSumAsLong'申名工作表最大行数变量
DimiAsLong'申名临时变量
Setwks=Worksheets('字符串')'取工作表字符串工作表,并赋值
RowCountSum=wks.UsedRange.Rows.Count
Fori=1ToRowCountSum
'拆分单元格A列,并按拆分索引值存取顺序给单元格B、单元格C赋值
wks.Cells(i,2)=GetSplit(wks.Cells(i,1),0)
wks.Cells(i,3)=GetSplit(wks.Cells(i,1),1)
Nexti
MsgBox('OK')
EndSub
Python有专门支持Excel文件的操作的库,这些库包括xlrd、xlwt、xlutils、openpyxl、xlsxwriter几种,本文采用openpyxl简绍,openpyxl中有三个不同层次的类,Workbook是对工作簿的抽象,Worksheet是对表格的抽象,Cell是对单元格的抽象,每一个类都包含了许多属性和方法。
一个Workbook对象代表一个Excel文档,因此在操作Excel之前,都应该先创建一个Workbook对象。对于创建一个新的Excel文档,直接进行Workbook类的调用即可,对于一个已经存在的Excel文档,可以使用openpyxl模块的load_workbook函数进行读取,该函数包涵多个参数,但只有filename参数为必传参数。filename是一个文件名,也可以是一个打开的文件对象。
Workbook集合的常用属性和方法如下:
active
获取当前活跃的Worksheet
worksheets
以列表的形式返回所有的Worksheet(表格)
read_only
判断是否以read_only模式打开Excel文档
properties
获取文档的元数据,如标题,创建者,创建日期等
sheetnames
获取工作簿中的表(列表)
get_sheet_names
获取所有表格的名称(新版已经不建议使用,通过Workbook的sheetnames属性即可获取)
get_sheet_by_name
通过表格名称获取Worksheet对象(新版也不建议使用,通过Worksheet[‘表名‘]获取)
get_active_sheet
获取活跃的表格(新版建议通过active属性获取)
remove_sheet
删除一个表格
create_sheet
创建一个空的表格
copy_worksheet
在Workbook内拷贝表格
获取Worksheet对象后,可以通过Worksheet对象获取表格的属性,得到单元格中的数据,修改表格中的内容。openpyxl提供了非常灵活的方式来访问表格中的单元格和数据,常用的Worksheet属性如下:
title
表格的标题
dimensions
表格的大小,这里的大小是指含有数据的表格的大小,即:左上角的坐标:右下角的坐标
max_row
表格的最大行
min_row
表格的最小行
max_column
表格的最大列
min_column
表格的最小列
rows
按行获取单元格(Cell对象)
columns
按列获取单元格(Cell对象)
freeze_panes
冻结窗格
values
按行获取表格的内容(数据)
Cell相对Workbook、Worksheet对象老说比较简单,常用的属性如下:
row
单元格所在的行
column
单元格坐在的列
value
单元格的值
coordinate
单元格的坐标
本例使用JupyterNotebook环境来说明处理xls数据的例子,本例用到Python中数组、Zip函数、split函数。(可以看到Python相比VBA操作xls数据更加容易)
通过上述内容,相信大家对几种常见的数据清洗工具有了一定的认识和了解,根据笔者在实际工作中运用积累的经验,对几种数据清洗工具的学习和使用给出个人理解和建议:
Python语言算是当前最流行的编程语言,特别适合数据分析和人工智能等行业,相比其他面向对象的编程语言,Python更适合非专业开发人员学习并通过代码交流,笔者认为其最大不同是不用事先申明变量和对象,直接根据思维认识书写相应的代码。另外就是编译工具JupyterNotebook的出现,使得代码调试工作变得更加便捷高效,代码执行结果同步显示,编译工具易学易用也会让大众对Python颇有好感。笔者认为PyCharm编译工具适合专业开发人员使用,非专业人员可以去了解一下,非专业人员学习起来难度稍大。
随着互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术的蓬勃发展,各行各业已建立了众多计算机信息系统,积累了大量的数据,可靠无误的数据能够准确地反映企业的实际状况,能够有效地支持企业的日常运作和决策。
笔者希望通过本文抛砖引玉,权当拓展大家的思路和视野,熟练掌握几种数据清洗工具,不断提升对数据的认识,进而去分析数据之间的关系,挖掘数据潜在价值,在数据领域扬帆远航。